地球物理方法在深部鐵礦勘查中的綜合應用研究

喻佑順

摘 要：在我國地球學的研究中，有一種技術被廣泛的應用，同時也是現代地球學研究的主要技術，“地球物理勘探技術”。應用地球物理方法進行地質內部勘探工作可以有效的檢測地球內部的異常物體深度，同時可以精準的計算出異常物體所占據的面積范圍，從而確定該地區的地球內部物質組成結構，為我國地質勘探工作做出了巨大的貢獻。下面本文將簡單的介紹地球物理方法的含義，然后簡要闡述地球物理方法的應用種類，最后將地球物理方法在深部鐵礦勘察工作的綜合應用進行探討，以供參考。

關鍵詞：地球物理方法;深部鐵礦勘查;綜合應用

中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0173-03

0 引言

現階段隨著我國科學技術的不斷發展，使用于地球深度的物理勘探技術類型不斷增多，同時這些不同類型所應用的技術原理也有所不同。在進行地質深部物質勘探工作時應當根據實際情況采用適合的方法，精確的探測出需要研究的物質信息。另外在實際的進行地球物理勘探技術工作時，往往會因為各種客觀因素導致勘探的數據不夠準確，這樣很容易誤導工作人員的判斷，從而使正常的深度物質探測工作無法實際的進行下去。因此，我們要根據實際情況掌握好每一種方法的具體應用，從而實現勘探工作的有效進行。

1 地球物理方法

地球物理勘探簡稱物探，它是通過檢測和分析各種地球物理場的變化來探測地層巖性、地質構造等地質條件。組成地殼的不同巖層介質一般會在密度、彈性、導電性、磁性、放射性以及導熱性等方面存在較大差異，并且這些差異將會引起相應的地球物理場的局部變化。因此通過量測這些物理場的分布和變化特征，結合已經擁有的地質資料進行分析研究，進而推斷地質性狀的狀態。該方法具有勘探與試驗兩種功能，和鉆探相比，具有設備輕便、成本低、效率高、工作空間廣等優點。但是由于其不能夠直接的取樣觀察，所以經常與鉆探技術相互配合進行工作研究。

地球物理勘探是以巖石、礦石（或地層）與圍巖的物理性質差密度、磁化性質、導電性、放射性差異為基礎，應用現代物理學的原理和方法，對地球的各種物理場分布以及變化進行檢查和觀測。地球物理勘探是探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成和演化，并且同時研究與其相關的各種自然現象及其變化規律的一種勘探技術。在未來的發展中，在此技術中引進先進的計算機技術，提高信息分辨能力以及抗干擾能力，從中提取更多有用的信息，將地質深部各種物質的問題進行科學的物理解釋，最終不斷的提高物理數據處理的效率與圖像分析技術，為地質勘探工作的科學實施提供科學的數據依據。

2 地球物理勘探技術的主要利用因素

地球物理勘探方法主要是利用地質中的巖石物理性質，其中包括巖石的密度、磁導率、電導率、彈性、熱導率、放射性等特性。所以根據這些特性所應用的勘探方法有重力勘探、磁法勘探、電磁法勘探以及放射性勘探等等，下面我們分別來詳細的探討這些勘探方法。

2.1 重力勘探

據已知的物理知識中，之所以能夠在穩定的在地球上進行各種活動，就是因為地球的重力因素。所以在進行地質勘探工作時，地球重力因素也將成為一種重要的研究參照手段[1]。在進行地球深度構造勘探工作中，首先利用地球內部的巖石所具有的密度特性來進行重力勘探。但是由于很多沉積巖石的密度變化會對具體的勘探點造成影響，同時在地球深部的莫霍面積也具有著較大的密度變化，所以，在應用重力探測時應當做特殊的處理，保證勘探工作的有效進行。

另外在進行地球內部的金屬探測時，應當首先了解一個特點就是只有當地球深處的異物埋藏的深度遠遠的大于其物質本身的大小時才可以利用重力因素來進行物理探測，所以在傳統的勘探技術中，需要對金屬物質的填埋深度保持在500m范圍內，只有對于大于500m范圍的金屬物質才能夠選取精準的種類因素來進行勘探工作，這些都屬于是地球深部異物的重力情況進而采取的重力因素，然而還有一種利用航空重力來探測地球深度的方法，隨著我國科學技術的不斷發展和創新，在21世紀初期，這種技術已經相當的成熟，并且通過與鉆探技術的相互結合，發揮出良好的勘探效果。

2.2 磁法勘探

在磁法勘探中，分為地面磁法干預和航空磁法干預。由于現代我國在地球深度勘探上面的技術方法種類越來越多，對于地球物理勘探的準確度也在逐漸提高，因此深度勘探涉及的范圍也在加大[2]。首先在地面磁法勘探技術實施過程中，技術人員可以通過分辨率極高的探頭進行實際勘探工作，當勘探到地面磁力的時候對于地球內部金屬礦物的填埋深度和擴深部位進行詳細的了解，從而分析出金屬的具體性質，供科學探討。

同時，航空磁法干預物理勘探深度技術也是磁法勘探中常用的一種技術。由于地面磁法深度勘探只能在500m以內的范圍進行，所以想要在500m之外的范圍來勘探深度金屬礦，就需要航空磁法勘探技術。近些年，我國科學研究部門在不斷的更新對于航空磁法技術的輔助儀器設備，可以從根本上解決航空磁性信號在500m以外的范圍逐漸減弱的問題，為我國地質深層勘探做出了突出的貢獻。

2.3 電磁法勘探

對于電磁法因素勘探技術而言，同樣存在兩種形式，第一是激發極化法干預地球物理勘探深度技術。在我國現階段利用該技術的方法具體為“IP”法，學名激發極化法，在此方法中主要是針對硫化物的礦產資源的開發[3]。在此方法應用的工作原理是先進的激電中梯原理，所以在利用此方法進行地球物理勘探工作時可以不受任何地形的影響，并且在對于深部掃描得到的數據各種參數的時候也是十分準確的，極大的提高了勘探的工作效率。但是此方法也會受到其他的一些因素的影響，導致其具有一定的局限性，例如電阻和噪音，這兩種因素都會對其造成本質上影響，導致勘探工作難以進行。

第二種是瞬變電磁法干預地球物理勘探技術，該技術屬于時間域電磁法的范圍，使用的波形形態是“階躍波”。同時受到脈沖電流場源的作用，使瞬變電磁法的波形形態也可以在其中所產生的過渡過程場中轉變形態，在技術實施過程之中，一旦發生斷電感應，會瞬間在其中形成渦旋交變電磁場，隨著該電磁場的磁力衰減，技術人員可以根據這種衰減感應來判斷地球深處金屬礦物的填埋狀態，從而分析金屬礦物的具體特性和形態[4]。根據實際實驗，瞬變電磁干預地球物理勘探技術的勘探范圍一般在地下700m以上。

2.4 放射性勘探

對于利用放射性因素勘探地球地下物質的方法存在兩種形式，γ測量干預和射氣測量干預地球物理勘探技術。首先利用γ測量來進行地球物理勘探工作時，主要是利用地下巖石所發射的γ射線強度來判斷金屬礦物的異常位置，其具有精確度極高的特點，因此被金屬礦資源的勘探工作廣泛的應用，但是該技術在金屬探測中也具有一定的局限性，雖然其不受地質條件的影響，但是金屬種類方面，有些金屬不能采用該技術進行勘探工作，例如鈾元素、鉀元素以及釷元素，同時該技術只能探測對于金屬填埋深度較淺的勘探工作。

另外一種就是利用射氣測量干預地球物理勘探技術探測金屬礦物。其原理是根據地球底層表面所產生的放射性氣體，進而對該氣體的放射性濃度進行分析，通過技術分析可以判斷區域內部是否存在含有放射性的金屬礦物填埋，同時還可以來確定地球內部破碎帶的具體位置，目前我國主要被應用于氡元素衰變的檢測[5]。另外一旦放射性氣體發生轉移，可以利用射氣儀測量技術對更加深入的放射性礦產資源進行勘探工作，保證工作的具體效率和質量。

3 地球物理方法在深部鐵礦中的具體應用

3.1 案例背景

在我國某地區存在這樣的鐵礦床位，該床位位于長江中下游，其中的金、銅等金屬成帶的西段，礦體主要愛是位于鐵山巖體南源閃長巖和下三疊大冶群大理巖和白云武大理巖技術斷裂的復合部位。對于該地質類型的深部找礦難度極大，地形的主要特點就是礦區為老礦山，并且需要的工作以及研究程度有極高的要求，并且具有極強的探索性質。在礦山地表具有巨大的露天礦場，內部存在大量的回填廢石堆，開采工程難度極大，并且在作業井下面的建筑物和機械、鐵軌等影響因素對物探的技術干擾比較大，這樣通過分析，在此工程中想要在深部尋找礦物，必須要查明該地區深部接觸帶的特征，然后根據所研究的資料結合鉆探工程驗證以及物探技術，來實行礦物勘探的具體工作[6]。

3.2 具體應用分析

首先確定勘探手段，根據地球物理勘探技術的主要因素影響，應當利用相應的勘探手段進行鐵礦的勘探工作。由于鐵礦的放射性較弱，所以在實際的勘探工作中可以利用除放射性干預因素勘探技術以外的方法實施勘探工作。具體可以利用航空物探和地面磁法勘探技術相互融合。航空物探可以高效抑制地面一些其他客觀因素的影響;同時地面磁法獲取礦物信息能力強，使用方法多樣化，運用較為靈活，二者技術在現階段研發的比較成熟，精準性比較強。

在磁法測量的特點中可以發現，磁法可以比較精確的反映出具體區域中巖體基礎帶的變化趨勢，為具體的礦體預測提供了實際的依據基礎。所以根據以上分析，對于該工程礦體勘探工作采用的方法是通過航空磁法測量來精確的尋找礦區，然后配合地面可控源電法進行地面礦物性質驗證，將深部的礦產資源所存在的有利地段位置精準確定，然后利用鉆探技術進行驗證，在驗證的同時，在作業井中進行磁法測量工作，排除作業井旁邊或者是底部一些隱伏異物的干擾。

其次，對于該工程的具體情況而言，利用1比1的萬航磁法測量確定四個一級礦區，并且該測量數據需要與地面的高精度磁法測量的數據繼續對比，將發現的異常基本對應，找到礦區中金屬礦存在的情況進行判斷。在測量出的具體礦段之后，用具體的數值等值線來進行精準連接，確定礦帶走向趨勢，然后確定開采辦法。在礦區地表和淺部開采完畢之后，如果測量還具有上述異常的此現象異常，說明這一礦段存在磁性礦體物質，然后進行后續工作。

在后續工作進行之前，需要對于深部找礦工作進行計劃并實施。例如該案例中，將深部見礦利用鉆探技術打下第一孔，并且根據數據計算孔深深度，在深度確定下可以發現磁鐵礦體，然后根據探測儀探測出鐵的品位和性質。同時在另一處鉆孔的工作中實行上述操作，保證磁鐵礦能夠有效的勘探出來，從而增加鐵礦開采工作的效率。其他兩個礦區也是同樣的操作方式，最終確定礦區中有磁性鐵礦的存在。第一礦區鉆孔深度300m以內;第二礦區鉆孔深度792-819300m，磁鐵礦體厚度26.65m;第三礦區鉆孔深度600-1000m，磁鐵礦體厚度30.55m;第四礦區礦區鉆孔深度600-1000m，磁鐵礦體厚度36.70m。根據這些數據將實際的勘探成果進行記錄和分析，并且為后續的其他勘探工作做出相應的依據。

4 未來對于深部找礦的綜合地球物理方法的發展展望

在上述對于地球物理方法的簡要介紹和相關的案例中可以看出，現階段我國在該技術中所應用的方法可以具有多樣化的性質。利用地質巖石所表現的不同性質，可以在是的勘探工作中應用不同的工作原理，同時在技術不斷成熟的基礎上，可以將地質探測深度不斷加大，從而提高實際勘探工作的高校性。

對于不同原理的地球物理方法，具體可以根據實際礦區的巖石特性來判斷其中金屬礦物的準確存在位置。對于一些礦石磁性高于周圍巖石磁性的情況，利用相應的磁法勘探可以更加高效且準確的判斷礦石位置，對于礦區下部的掃描工作具有較高的工作效率[7]。但是隨著深度的增加，礦物的磁性會相對的減弱，這樣對于深部的礦物探測將會有所阻礙;另外該技術不能夠尋找一些隱藏的礦體，因此在勘探工作中，應當對礦區內部的斷裂系統等一些結構構造特點進行間接找礦。對于對礦區不同深度的地球物理方法，如航天重力等，這類探測深度較大，但是同時精度較低，對于礦區的尋找難度也會相應的增加。這樣的情況就可以研究具體礦床的成礦模式，將其中一系列的因素進行強度分析，從而選擇更加符合深度尋礦的精準度和其他的工作要求，進而完成相關的礦質勘探工作[8]。

在我國實際的鐵礦勘探工作中，相關的勘測技術已經比較成熟，現階段重要的是如何利用這些技術根據實際的地質條件選擇更好的結合方法。對于未來的金屬勘探工作而言，依舊還有很長的路要走。因此地質勘探工作應當結合實際，選擇適合的方式，提高勘探工作的效率[9]。

5 結語

綜上所述，對于現代地球物理方法在金屬礦探測中的應用，結合實際案例可以看出，我國現階段的勘探技術種類繁多，并且形式多樣化，對于我國很多礦區的開采都具有著較大的影響作用。對于勘探技術而言，首先要熟悉對應礦區的地質條件，然后取樣進行分析，利用相應的勘探技術進行實驗，實驗結果符合要求時再考慮結合相應的技術來具體的實行勘探、開采工作，這樣可以有效的提高金屬礦物的勘探效率，同時每一次勘探工作的結束，都在為后續其他區域的勘探提供寶貴的依據和借鑒。

參考文獻

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